稳压二极管的工作原理及参数意义和参数介绍

稳压二极管的作用：

稳压二极管也称为齐纳二极管。 它一般在电路中起到稳定电压的作用，也可以为电路提供参考电压值。

稳压二极管工作原理：

齐纳二极管采用特殊工艺制造，使其能够长期稳定工作，在反向击穿时不会损坏。 只要工作在反向击穿状态的稳压二极管的工作电流保持在一定范围内，两端电压波动的范围就很小，稳压管就是利用这个特性来实现稳压的。

图1是稳压管的伏安特性曲线。 正常稳压工作情况下，稳压管工作在图中AB段。

（二）稳压二极管重要参数的意义

稳压二极管的重要参数：

1、电压稳定

稳定电压是指标称稳定电压。 理想的稳压管的稳压值是一个固定的电压值。 但真正的稳压管实际稳定电压会在一定范围内波动。 应用手册中会给出一些类型的稳压管。 标称稳定电压值、最小稳定电压值和最大稳定电压值，但有些手册只给出标称稳定电压值。

图2为稳压器-G应用手册中给出的稳定电压值。

2. 最大功耗

最大功耗是指能够稳定工作的最大功率值。 工作电路中稳压管的功率不应超过此值。

图3显示了齐纳管-G应用手册中给出的最大功耗值。

3、额定工作电流（IZT）

额定工作电流是指稳压管能长期稳定工作、具有最佳稳压性能时对应的工作电流值。

图4所示为齐纳管-G应用手册中给出的额定工作电流。

4、最小稳定工作电流

最小稳定工作电流是指使稳压管具有稳压功能的最小工作电流。 若稳压管电流小于该值，则进入反向截止区。 在反向截止区，稳压管无稳压功能。 。

图5所示为齐纳管-G应用手册中给出的最小稳定工作电流，1mA。

5、最大稳定工作电流

最大稳定工作电流是指使稳压管具有稳压功能的最大工作电流。 如果超过这个电流，就会损坏稳压管。 有些稳压管的应用手册并没有给出最大稳定工作电流，因为这个参数可以由两个参数推导出来：标称稳定电压和最大功耗。

6、动态电阻

稳压管的动态电阻等于电压变化与电流变化之比。 动态电阻越小，稳压效果越好。 这是因为动态电阻越小，相同电流变化引起的电压变化越小，因此电压更稳定。 从稳压管的反向伏安特性可以看出，稳压管的工作电流越接近最大稳定工作电流，动态电阻就越小，也越接近最小工作电流。电流越大，动态电阻就越大。 因此，当稳压管的工作电流接近最大稳定工作电流时，稳压效果好。

图6显示了齐纳管-G应用手册中给出的动态电阻。

(3)稳压二极管稳压原理的定性分析

在电路应用中，稳压管一般需要串联限流电阻，以保护稳压管，避免工作电流过大造成损坏。 另外，通过选择合理的限流电阻值，也可以避免稳压管工作电流过大。 如果太小，就会进入反向截止区，失去稳压作用。 因此，限流电阻R不仅起到保护作用，还起到设定合适的工作电流的作用。 下图7是稳压二极管的典型应用电路：

对于图7所示典型稳压电路的稳压过程，我们首先进行定性分析。 从图中我们不难看出，当限流电阻值一定时，有两个因素会影响稳压管的工作电流。 ，一是输入电压UI的波动，二是负载电阻RL大小的变化。 现在我们假设一种情况：即当输入电压UI不变但负载电阻RL变小时，如何稳定电压。

由于负载电阻RL变小，负载路径中的电流IR将直接增大，因此流过限流电阻的电流IR将增大，导致限流电阻的压降增大。 因此，稳压管两端的电压（即负载电阻电压UO）变小，导致稳压管电流IDZ减小，进而引起限流电阻电流减小，所以当然限流电阻电压也会降低，最终导致稳压管电压再次升高。 ，即负载电阻两端的电压增加。 这个过程的核心是稳压管上的电压变小，导致稳压电流减小，从而将稳压管两端的电压再次推高。 具体变更流程如下图8所示：

另外，如果假设负载电阻不变，输入电压升高或降低，则稳压过程的推导与上述类似，此处不再赘述。

(4) 稳压二极管典型电路限流电阻计算

接下来，我们根据该典型稳压电路的一组数据计算出限流电阻的阻值。 具体参数如下：

电源电压波动范围：13~15V

负载电阻变化范围：300~500Ω

稳压器工作电流范围：5~40ma

稳压管工作电压：6V

关于限流电阻的阻值，首先要知道不能太大，也不能太小。 如果太大，会因电流过大而损坏稳压管。 如果太小，稳压管将处于反向截止区，无法进入稳定状态。 压力工作状态。 因此，这个限流电阻就会有一个上限值和一个下限值，使稳压管分别工作在最小电流和最大电流两种极限状态。 这两种状态是由电源电压波动和负载电阻变化引起的。 因此，根据前面的定性分析，我们可以很容易地分析出这两种状态的情况，如下表所示：

可以看出，情况2中，当负载电阻值最大时，负载路径中的电流相对最小，但此时电源电压最大。 这两个因素共同作用于稳压管，造成稳压管电流最大。 这种情况与下图9所示的水库泄洪情况类似：

图9中副闸门的作用是配合主闸门控制水位，并在适当的时候保护主闸门，防止主闸门承受过大的水压。 当上游水流量增大时，如果主闸门同时将开度关闭到最小，当这两种情况同时出现时，副闸门将面临水流量的最大极限。 这里的水库模型与稳压电路有如下对应关系：

主栅极-->负载电阻

辅助栅极-->稳压管

上游水量增加-->电源电压增加

主闸门关闭-->负载电阻增大

副闸水量最大-->稳压管电流最大

由以上关系式我们可以计算出，当稳压管工作电流最小时，输入电压最小，负载电流最大。 此时对应的限流电阻值最大：

同理，很容易计算出限流电阻的最小值为180Ω。 我们可以取一个中间值220Ω的电阻（标准电阻值中没有230Ω的电阻）。

（五）总结

使用稳压管时应注意以下问题：

1、使用稳压管时，必须串接限流电阻，以保护稳压管并设定其工作电流。

2、稳压管实际稳定电压值在一定范围内。 同一批稳压管的实际稳压值可能会有所不同，但不会与标称稳压值相差太大。

3、稳压管可串联使用。 有四种不同的串联连接方式。 不同连接方式的稳压值也不同。 一般不并联使用。

4、为了使稳压效果更加稳定，稳压管需要工作在中等深度的击穿状态，因此输入电压值最好是稳压值的2～3倍，即Uin=2~ 3（乌兹别克斯坦

），例如要稳压12伏，输入电压为18伏，虽然可以稳压，但稳压管处于浅击穿状态，稳压效果不好。

5、稳压管工作电流值不高。 例如，上述系列的最大电流值小于100ma，因此不适合大功率场合。

6、稳压管的稳定电压有一定的范围，不适合要求高精度电压的场合。 此时，可以使用专用的稳压模块来代替。